主引导扇区.pdf

1、主 引 导 扇 区主 引 导 扇 区 是 计 算 机 开 机后 访 问 硬 盘 时 所 必 须 要 读取 的 首 个 扇 区 ， 它 在 硬 盘 上的 三 维 地 址 为 (柱 面 ， 磁头 ， 扇 区 )|(0， 0， 1)。 主引 导 扇 区 主 要 由 三 部 分 组成 :主 引 导 记 录 MBR（ Master Boot Record或 者 Main BootRecord） 、 硬 盘 分 区 表DPT（ Disk PartitionTable） 和 结 束 标 志 字 三 大部 分 组 成 。主 引 导 扇 区 记 录 着 硬 盘 本身 的 相 关 信 息 以 及 硬 盘 各个 分

2、 区 的 大 小 及 位 置 信 息 ，是 数 据 信 息 的 重 要 入 口 。 如果 它 受 到 破 坏 ， 硬 盘 上 的 基 本 数 据 结 构 信 息 将 会 丢 失 ， 需 要用 繁 琐 的 方 式 试 探 性 的 重 建 数 据 结 构 信 息 后 才 可 能 重 新 访问 原 先 的 数 据 。 主 引 导 扇 区 内 的 信 息 是 通 过 FDISK 写 入 的 ，它 是 低 级 格 式 化 的 产 物 ， 和 操 作 系 统 没 有 任 何 关 系 (操 作 系 统是 建 立 在 高 级 格 式 化 的 硬 盘 分 区 之 上 ， 是 和 一 定 的 文 件 系 统主 引

3、 导 扇 区的 结 构位 置 内 容0000H-00D9H 主 引 导 记 录 代 码 区00DAH-01BDH 空 闲 区01BEH-01CDH 分 区 1 结 构 信 息01CEH-01DDH 分 区 2 结 构 信 息01DEH-01EDH 分 区 3 结 构 信 息01EEH-01FDH 分 区 4 结 构 信 息01FEH-01FFH 55AAH 主 引 导 记 录有 效 标 志相 联 系 的 )。对 于 硬 盘 而 言 ， 一 个 扇 区 可 能 的 字 节 数 为 1282n(n=0,1,2,3)。 大 多 情 况 下 ， 取 n=2， 即 一 个 扇 区 (sector)的大

4、小 为 512 字 节 。主 引 导 扇 区 的 组 成主 引 导 记 录 (MBR)主 引 导 记 录 中 包 含 了 硬 盘 的 一 系 列 参 数 和 一 段 引 导 程 序 。 其中 的 硬 盘 引 导 程 序 的 主 要 作 用 是 检 查 分 区 表 是 否 正 确 并 且在 系 统 硬 件 完 成 自 检 以 后 引 导 具 有 激 活 标 志 的 分 区 上 的 操作 系 统 ， 并 将 控 制 权 交 给 启 动 程 序 。 MBR 是 由 分 区 程 序 （ 如Fdisk） 所 产 生 的 ， 它 不 依 赖 任 何 操 作 系 统 ， 而 且 硬 盘 引 导 程序 也 是

5、 可 以 改 变 的 ， 从 而 能 够 实 现 多 系 统 引 导 。硬 盘 分 区 表 (DPT)硬 盘 分 区 结 构信 息偏 移 长 度 (字节 ) 意 义00H 1 分 区 状 态 ： 00非 活 动 分 区 ； 80 活动 分 区 ；其 它 数 值 没 有 意 义01H 1 分 区 起 始 磁 头 号 (HEAD)， 用 到 全 部 8 位02H 2 分 区 起 始 扇 区 号 (SECTOR)， 占 据 02H 的位 0 5；该 分 区 的 起 始 磁 柱 号 (CYLINDER)， 占 据02H 的 位 6 7 和 03H 的 全 部 8 位04H 1 文 件 系 统 标 志

6、位05H 1 分 区 结 束 磁 头 号 (HEAD)， 用 到 全 部 8 位06H 2 分 区 结 束 扇 区 号 (SECTOR)， 占 据 06H 的位 0 5；该 分 区 的 起 始 磁 柱 号 (CYLINDER)， 占 据06H 的 位 6 7 和 07H 的 全 部 8 位08H 4 分 区 起 始 绝 对 扇 区0CH 4 分 区 总 的 扇 区 数硬 盘 分 区 表 占 据 MBR 扇 区 的 64 个 字 节 (偏 移 01BEH-偏 移01FDH)， 可 以 对 四 个 分 区 的 信 息 进 行 描 述 ， 其 中 每 个 分 区的 信 息 占 据 16 个 字 节

7、。 具 体 每 个 字 节 的 定 义 可 以 参 见 硬 盘分 区 结 构 信 息 。 下 面 是 一 个 例 子 ：如 果 某 一 分 区 在 硬 盘 分 区 表 的 信 息 如 下80 01 01 00 0B FE BF FC 3F 00 00 00 7E 86 BB 00则 我 们 可 以 看 到 ， 最 前 面 的 “80“是 一 个 分 区 的 激 活 标 志 ， 表示 系 统 可 引 导 ； “01 01 00“表 示 分 区 开 始 的 磁 头 号 为 01， 开始 的 扇 区 号 为 01， 开 始 的 柱 面 号 为 00； “0B“表 示 分 区 的 系统 类 型 是 F

8、AT32， 其 他 比 较 常 用 的 有 04（ FAT16） 、 07（ NTFS） ； “FE BF FC“表 示 分 区 结 束 的 磁 头 号 为 254， 分 区结 束 的 扇 区 号 为 63、 分 区 结 束 的 柱 面 号 为 764； “3F 00 0000“表 示 首 扇 区 的 相 对 扇 区 号 为 63； “7E 86 BB 00“表 示 总扇 区 数 为 12289622。结 束 标 志 字结 束 标 志 字 55， AA（ 偏 移 1FEH- 偏 移 1FFH） 是 MBR 扇区 的 最 后 两 个 字 节 ， 是 检 验 主 引 导 记 录 是 否 有 效 的

9、 标 志 。主 引 导 扇 区 的 读 取 流 程 系 统 开 机 或 者 重 启 。 BIOS 加 电 自 检 ( Power On Self Test - POST )。BIOS 执 行 内 存 地 址 为 FFFF:0000H 处 的 跳 转 指 令 ， 跳转 到 固 化 在 ROM 中 的 自 检 程 序 处 ， 对 系 统 硬 件 (包 括内 存 )进 行 检 查 。 读 取 主 引 导 记 录 (MBR)扇 区 。 当 BIOS 检 查 到 硬 件 正 常并 与 CMOS 中 的 设 置 相 符 后 ， 按 照 CMOS 中 对 启 动设 备 的 设 置 顺 序 检 测 可 用 的

10、 启 动 设 备 。 BIOS 将 相 应 启动 设 备 的 第 一 个 扇 区 (也 就 是 MBR 扇 区 )读 入 内 存 地 址为 0000:7C00H 处 。 检 查 0000:7DFEH-0000:7DFFH(MBR 的 结 束 标 志 位 )是 否 等 于 AA55H， 若 不 等 于 则 转 去 尝 试 其 他 启 动 设备 ， 如 果 没 有 启 动 设 备 满 足 要 求 则 显 示 “NO ROMBASIC“然 后 死 机 。 当 检 测 到 有 启 动 设 备 满 足 要 求 后 ， BIOS 将 控 制 权 交 给相 应 启 动 设 备 。 启 动 设 备 的 MBR

11、 将 自 己 复 制 到0000:0600H 处 , 然 后 继 续 执 行 。 在 主 分 区 表 中 搜 索 标 志 为 活 动 的 分 区 ， 也 就 是 检 验 磁 盘分 区 表 DPT 的 首 字 节 是 不 是 80H。 如 果 检 测 到 80H，则 表 示 该 分 区 为 活 动 分 区 ， 将 该 活 动 分 区 的 第 一 个 扇 区(操 作 系 统 引 导 记 录 区 ， Dos Boot Recorder,DBR)读 入内 存 地 址 0000:7C00H 处 。 检 查 0000:7DFEH-0000:7DFFH(DBR的 结 束 标 志 位 )是否 等 于 AA55

12、H, 若 不 等 于 则 显 示 : “MissingOperating System“ 然 后 停 止 。 当 检 测 到 有 分 区 满 足 要 求 后 ， MBR 将 控 制 权 交 给 相 应的 活 动 分 区 。主 引 导 扇 区 与 硬 盘 分 区从 主 引 导 扇 区 的 结 构 可 以 知 道 ， 它 仅 仅 包 含 一 个 64 个 字 节的 硬 盘 分 区 表 。 由 于 每 个 分 区 信 息 需 要 16 个 字 节 ， 所 以 对于 采 用 MBR 型 分 区 结 构 的 硬 盘 (其 磁 盘 卷 标 类 型 为MS-DOS)， 最 多 只 能 识 别 4 个 主 要

13、 分 区 。 所 以 对 于 一 个 采用 此 种 分 区 结 构 的 硬 盘 来 说 ， 想 要 得 到 4 个 以 上 的 主 要 分 区是 不 可 能 的 。 这 里 就 需 要 引 出 扩 展 分 区 了 。 扩 展 分 区 也 是Primary partition 的 一 种 ， 但 它 与 主 分 区 的 不 同 在 于 可 以 划分 为 无 数 个 逻 辑 分 区 。 1扩 展 分 区 中 逻 辑 驱 动 器 的 引 导 记 录 是 链 式 的 。 每 一 个 逻 辑 分区 都 有 一 个 和 MBR 的 分 区 表 结 构 类 似 的 扩 展 引 导 记 录(EBR)， 其 分

14、 区 表 的 第 一 项 指 向 该 逻 辑 分 区 本 身 的 引 导 扇 区 ，第 二 项 指 向 下 一 个 逻 辑 驱 动 器 的 EBR， 分 区 表 第 三 、 第 四 项没 有 用 到 。对 于 Windows 系 统 而 言 ， 一 般 都 是 只 划 分 一 个 主 分 区 给 系统 ， 剩 余 的 部 分 全 部 划 为 扩 展 分 区 。 这 里 有 下 面 几 点 需 要 注意 最 多 4 个 主 分 区 。 最 多 3 个 主 分 区 1 个 扩 展 分 区 ， 也 就 是 说 扩 展 分 区 只能 有 一 个 ， 然 后 可 以 再 细 分 为 多 个 逻 辑 分

15、区 。 sda1 sda4(或 者 hda1-hda4， 其 中 a 随 着 硬 盘 而 改变 )这 几 个 分 区 号 是 属 于 primary 分 区 和 extended 分区 的 ， logical 分 区 号 只 能 从 5 开 始 。 一 个 分 区 最 大 的 容 量 为 2T， 且 每 个 分 区 的 起 始Cylinder 必 须 在 这 个 disk 的 前 2T 内 。 你 有 一 个 3T 的硬 盘 ， 根 据 要 求 你 至 少 要 把 它 划 分 为 2 个 分 区 ， 且 最 后一 个 分 区 的 起 始 扇 区 要 位 于 硬 盘 的 前 2T 空 间 内 。

16、 2MBR 分 区 表 与 GPT 分 区 表 的 关 系与 支 持 最 大 卷 为 2 TB（ terabytes） 并 且 每 个 磁 盘 最 多 有 4个 主 分 区 （ 或 3 个 主 分 区 ， 1 个 扩 展 分 区 和 无 限 制 的 逻 辑 驱动 器 ） 的 MBR 磁 盘 分 区 的 样 式 相 比 ， GPT 磁 盘 分 区 样 式 支持 最 大 卷 为 18 EB（ exabytes） 并 且 每 磁 盘 最 多 有 128 个 分区 。 与 MBR 分 区 的 磁 盘 不 同 ， 至 关 重 要 的 平 台 操 作 数 据 位于 分 区 ， 而 不 是 位 于 非 分

17、区 或 隐 藏 扇 区 。 另 外 ， GPT 分 区 磁盘 有 多 余 的 主 要 及 备 份 分 区 表 来 提 高 分 区 数 据 结 构 的 完 整性 。 3注 释1. 一 个 硬 盘 的 分 区 个 数 还 要 受 到 分 区 大 小 的 限 制 ， 因 为硬 盘 是 按 照 柱 面 分 区 的 ： 一 个 分 区 至 少 要 占 一 个 柱 面 。但 有 一 点 需 要 注 意 ， 由 于 现 在 的 硬 盘 结 构 已 经 和 老 式 硬盘 有 了 很 大 区 别 ， 其 寻 址 结 构 也 不 再 是 CHS 寻 址 ， 所以 这 里 的 柱 面 大 小 不 同 于 相 关 软 件 显 示 的 柱 面 大 小 。 对于 物 理 结 构 上 有 n 个 面 的 硬 盘 ， 其 分 区 空 间 的 最 小 值为 :n 扇 区 /磁 道 512Byte。2. 根 据 16 字 节 分 区 表 的 结 构 ： 当 前 分 区 的 扇 区 数 用 4个 字 节 表 示 ， 前 面 各 分 区 扇 区 数 的 总 和 也 是 4 个 字 节 ，而 232 512 2 199 023 255 552 Byte3. GPT 不 支 持 扩 展 分 区 ， 也 就 是 说 虽 然 你 可 以 划 分 多达 128 个 主 分 区 ， 但 最 多 也 就 是 128 个